Je málo fotografií, nesoucích záznam události, kterou podle onoho jediného snímku kdokoli na první pohled bezpečně identifikuje. Je také málo obrázků, které se samy o sobě stanou součástí univerzálního povědomí lidstva. Jednou z podobných fotografií je i snímek z července 1969, který tehdy pořídil Neil Armstrong. Je na něm jeho kolega Buzz Aldrin a lokace, kde byl tento snímek pořízen, působí i dnes takřka neuvěřitelně: Mare Tranquillitatis, Měsíc. Ta fotografie nese krom historického významu ještě i další zajímavý aspekt. Miliony, možná desítky milionů dětí na celém světě zkoušelo na čtvrtku papíru nakreslit kosmonauta. Je velmi pravděpodobné, že jejich neumělé pokusy nesly až zarážející podobnost s fotografií Buzze Aldrina s nohavicemi ušmudlanými od měsíčního prachu. Autor těchto řádků rád přiznává, že i on byl jedním z dětí, které kosmonauty ztvárnily přesně tímto způsobem. Bílá postava s barevnými konektory na břiše, veliké hledí s reflexním povrchem a na zádech velký batoh. Skafandr, který na sobě Buzz tehdy měl, se tak stal součástí populární kultury. Současně byl také fantastickým kouskem technologie, invence a zrcadlilo se v něm nadčasové myšlení jeho tvůrců…

A7L – vývoj a první testy

Přestože Kennedyho výzva, kterou zavázal Ameriku k vyslání člověka na Měsíc, padla 25. března 1961, už před tímto mezníkem agentura NASA podnikala první krůčky, pomocí kterých chtěla alespoň pochopit, co by bylo eventuálně k takové cestě zapotřebí. Výjimkou nebyla ani oblast skafandrů. Už v roce 1959 pověřila agentura vedení střediska HSFS (dnešní Dryden Flight Research Center) vypracováním požadavků pro lunární skafandry. Možnosti byly pochopitelně zkoumány plně v rámci tehdejšího rozpočtu a priorit, ovšem jedním z výstupů byla i skupina podniků, které by byly ochotny a schopny se s tímto úkolem poprat.

Kennedyho proslov v Kongresu pak fungoval jako startovní výstřel, NASA měla konečně volné ruce a oficiální posvěcení. 30. března 1962 byl vypsán tendr na dodávku skafandrů pro program Apollo. O měsíc později, 29. dubna, byl oznámen verdikt: celkově bude za projekt odpovídat firma Hamilton Standard, která krom celkové organizace vývoje a výroby skafandrů a testování komponentů také vyrobí systém pro udržení životních podmínek. Samotný přetlakový oblek pak pod gescí Hamiltonu vyrobí pobočka firmy International Latex Corporation (ILC), sídlící ve městě Dover, stát Delaware.

Problémy však nastaly prakticky od počátku. Vyjednávání obou firem o kompetencích a detailech v rámci kontraktu trvala dlouhé čtyři měsíce namísto odhadovaných několika dní. Rozpory mezi Hamiltonem a ILC se ani tak nepodařilo urovnat a vzájemné vztahy nebyly po několik roků zrovna nejlepší. Mnozí měli za viníka této situace NASA, která svůj tendr koncipovala právě takto.

Prvním oblekem, který ILC Dover pro potřeby Apolla dodala, byl skafandr nazvaný AX1L, se kterým se účastnila tendru. Jednalo se o skafandr měkkého typu se vstupem zepředu a skládanými ohebnými částmi. AX1L samozřejmě nebyl a ani nemohl být definitivním kandidátem pro let v Apollu – v rámci programu samotného se teprve ujasňovaly koncepce a detaily, například způsob, jakým Apollo poletí k Měsíci (tedy koncepce Lunar Orbit Rendezvous) byla oficiálně potvrzena až v létě 1962. Stejně tak další proměnné, jako třeba vnitřní rozměry kabiny Apolla, metabolický výdej astronautova těla při zátěži a další a další neznámé dělaly Hamiltonu a potažmo ILC Dover vrásky na čele.

Obleky z dílen ILC procházely téměř nepřetržitě vývojem, často docházelo k situacím, kdy ILC poslala své vzorky k testování do laboratoří Hamilton Standard, aby je po pár týdnech převzala zpět a upravovala je téměř „za chodu“. Po omezené produkci typu AX1L, který sloužil spíše jako nástřel možných řešení, ILC přišel s typem SPD-143 (de facto model AX1L s dodatečnými úpravami podle specifikací NASA), po němž následovaly další typy obleků. Ovšem právě u SPD-143 se projevily „kulturní rozdíly“ mezi fungováním ILC a Hamiltonu, potažmo NASA. Zatímco dvě posledně jmenované organizace striktně dodržovaly zásadu tzv. „papírové stopy“, tedy pečlivé záznamy o veškerých detailech, dodávka obleků SPD-143 postrádala záznamy o nitích použitých ve švech obleků. Obleky musely být upraveny a jeden z nich zůstal u Hamiltonu jako pouhá pomůcka pro inženýry.

Postupem času začaly vycházet najevo problémy ILC s dodržením rozpočtu, už v květnu 1963 firma informovala Hamilton o 44% nárůstu nákladů oproti plánu. Navíc se jejich vývojové kusy obleků setkávaly s nevolí astronautů i s opakovanými průšvihy v podobě nedodržení specifikací, v několika případech dokonce roztržení skafandru při zátěži (takto například několikrát povolilo rozhraní mezi oblekem a konektorem pro kabel u typu AX3H). Celá prekérní situace vyvrcholila prohlášením astronauta Gordo Coopera, který se nechal slyšet, že „… v tomto obleku bych na Měsíc neletěl.“

Rok 1964 znamenal poměrně zásadní přelom pro všechny zúčastněné. NASA na podzim toho roku oznámila, že skafandry pro Apollo nebudou unifikované, nýbrž segmentované – jeden typ pro lety Apollo Block I, jiný typ pro Apollo Block II a třetí typ pro Apollo Block III (vývojová evoluce Apolla se solárními panely, modernizovaným servisním modulem a posádkou až 5 osob, která se nakonec nedostala přes fázi úvah a konceptů). ILC náhle hrozilo, že bude i vinou poměrně nevalných dosavadních výsledků pátým kolem u vozu. U skafandrů pro Block I výběrové řízení vyhrála, jak víme z předešlých dílů seriálu, firma David Clark s upraveným oblekem pro Gemini. V červnu 1965 začalo výběrové řízení na skafandry pro Block II, kterého se zúčastnily firmy Hamilton Standard (s typem označovaným jako AX6H-037) a David Clark (skafandr AX1C). Dva týdny po začátku soutěže dostala povolení participovat také firma ILC se svým výtvorem AX5L.

Pravděpodobně k velkému překvapení konkurentů se ukázalo, že oblek AX5L zaznamenal nejnižší úroveň úniků (žádný skafandr není zcela vzduchotěsný, včetně těch dnešních), na poměry velmi dobrou mobilitu (tedy aspekt, se kterým firma v předchozích letech neustále zápolila) a dobré zachování tvaru při natlakování. Na konci července bylo o vítězi rozhodnuto a počátkem srpna vešlo v obecnou známost, že skafandry pro Apollo Block II vyrobí firma International Latex Corporation.

Tentokrát už ILC nezaškobrtla a další evoluce jejího obleku, jež dostala název A6L, už nesla podobu, jež se blížila posléze skutečně použitým letovým modelům. Prozatím skafandr sestával ze dvou samostatných částí – obleku samotného a „převlečníku“ pro ochranu před termálními změnami a mikrometeoroidy. A pak přišel leden 1967…

Při jednom z testů zahynuli vinou bleskového požáru v kabině astronauti Grissom, White a Chaffee. Jejich smrt znamenala okamžitou stopku pro veškeré aktivity, spojené s vývojem a používáním stovek systémů Apolla včetně skafandrů (jen pro přesnost – v okamžiku katastrofy měli Grissom a spol. na sobě skafandry David Clark A1C) a jejich přepracování v duchu zvýšené bezpečnosti při požáru. Současně bylo rozhodnuto o použití jednotných skafandrů pro celý program Apollo. Firma ILC svůj výtvor upravila přidáním ohnivzdorných materiálů, upevněním převlečníku k torzu skafandru (přesto byla zachována možnost sejmutí převlečníku pro účely údržby a oprav) a pro posádku lunárního modulu byly také upraveny boty, jež dostaly pohyblivé kotníky pro pohodlnější chůzi.

Výše uvedenými úpravami vznikl skafandr typu A7L, který dobře známe z fotografií výprav Apolla 7-14. Stejně jako předchozí obleky jak na americké tak na sovětské straně byly i skafandry A7L vyráběny s převládajícím podílem ruční práce a astronauti dodnes vzpomínají na své návštěvy v provozu ILC, kde se dámy mladého, středního i pokročilého věku hrbily nad pracovními stoly. Na stovkách tisíců jejich jemných stehů (často s povolenou tolerancí pouze 0,79 mm!) a kapek lepidla závisely životy posádek a zcela vážně lze konstatovat, že právě ony dámy jsou jedněmi z nepsaných hrdinů programu Apollo. Pomyšlení je o to pikantnější, pokud si uvědomíme, že stejné dámy jen pár let předtím šily zcela jiné oděvní doplňky. Hlavním artiklem divize ILC s názvem Playtex byly a jsou… podprsenky!

Spolu s vývojem skafandru šel ruku v ruce i vývoj systému pro zajištění životních podmínek pro odvážné muže, kteří sestoupí až na povrch Měsíce a zanechají své stopy v lunárním prachu. U skafandrů Apolla systém známe pod zkratkou PLSS (Portable Life Support Systém – přenosný systém podpory životních podmínek). Astronauti si zvykli jej nazývat mírnou úpravou zkratky jako „pliss“ a měl podobu batohu na zádech astronautů. Zakázku na batoh vysoutěžila v roce 1962 firma Hamilton Standard, která musela překonat poměrně velké množství výzev a překážek. Jedním z největších problémů se ukázalo být chlazení systému ve vakuu. Na počátku se konstruktéři Hamiltonu zabývali myšlenkami na výparníkový systém (který posléze použili Sověti pro batoh skafandru Jastreb), ovšem výparník záhy ukázal poměrně vážné nedostatky při práci ve vakuu. Na podzim roku 1963 se na obzoru objevilo nové řešení v podobě nového patentu – sublimátoru.

Sublimátor pracuje na poměrně jednoduchém principu. Základem je kovová destička s mikroskopickými otvory, ke kterým je přiváděna voda z chladicího systému. Voda v otvorech zamrzá. Teplo, které je systémem přinášeno, způsobuje tání onoho ledu a teplá voda se může skrze otvory odpařit do vakua. Jestliže teplota v systému klesne, otvory opět zamrznou. Tento elegantní systém s prvky autoregulace se používá do dnešních dní (narazíme na něj v dílech věnovaných Orlanu a EMU). Sublimátor má samozřejmě i své nevýhody, jednou z největších je citlivost na kontaminaci chladicí vody, která může způsobit ucpání otvorů a tím i vyřazení celého zařízení z funkce.

Sublimátor sám o sobě ale k udržení přijatelných podmínek pro astronauty nestačil. Očekávaný metabolický výdej převyšoval možnosti chlazení těla vzduchem a bylo nutno najít jiné řešení (pro lepší představu si vážený čtenář může představit, že je oblečen do obleku z velmi dobrou izolační schopností – třeba pláštěnky s neoprenem navrch – a zabývá se po několik hodin poměrně náročnou fyzickou aktivitou. I přes vhánění vzduchu dojde u váženého čtenáře poměrně záhy k velmi nepříjemným pocitům). Jednu z možností řešení tohoto problému navrhnul inženýr Hamiltonu David Jennings. Jeho koncept vycházel z pokusů, jež provádělo britské vojenské letectvo (RAF). Tělo astronauta navrhnul Jennings pokrýt hadičkami s cirkulující vodou. V říjnu 1963 svůj návrh Jennings prezentoval před zástupci NASA a setkal se s nadšenou odezvou. Do roka firma Hamilton Standard vytvořila několik verzí LCG (Liquid Cooled Garment, tedy vodou chlazeného prádla) a Jennings se stal nositelem patentu. Prvotní verze LCG byly prostou sítí trubiček, posléze přibyla spodní vrstva pro ochranu kůže astronautů před otěrem a následně také vnější vrstva jako ochrana před otěrem trubiček samotných (mimochodem nápad Jenningsovy manželky). Jennings svůj výtvor testoval mimo jiné i na sobě, v jednom případě LCG nosil pod běžným ošacením celé dva týdny bez náznaku pocení či jiného nepohodlí…

Celkový objem vody v chladicím okruhu byl 3,9 litrů. LCG byl napojen na chladicí okruh batohu PLSS, kde se mimo jiné ukrývala také pumpa, která udržovala cirkulaci vody zhruba na úrovni 1,8 litrů/min. Přirozený úbytek vody, ke kterému docházelo skrze sublimátor, bylo možné doplňovat z nádrží v lunárním modulu a zajímavým detailem je, že objem vody byl limitujícím faktorem při operacích mimo lunární modul (nikoli objem kyslíku, jak zní obecné přesvědčení).

Pro udržení dýchatelné atmosféry ve skafandru byla zvolena koncepce regenerativního systému, kdy plyny, které astronaut vydechoval, byly zachycovány, byl z nich odfiltrován oxid uhličitý pomocí kazet s hydroxidem lithným, byly zbaveny vlhkosti a poslány zpět do ventilačního okruhu. K doplnění ztrát sloužila nádržka s přibližně 0,6 kg kyslíku, uchovávaného pod tlakem přibližně 9,5 MPa. Ventilátor zajišťoval recirkulaci kyslíku v objemu 155 litrů/min a pomáhal udržovat nominální tlak 255 hPa.

Stejně jako u systémů udržení životních podmínek v programu Gemini i u batohů PLSS existoval nouzový prostředek pro záchranu astronauta při opravdu velkém průšvihu. Nesl označení OPS (Oxygen Purge System – systém promývání kyslíkem), měl podobu obdélníkové krabice a připevňoval se na horní stranu PLSS. Krabice obsahovala hlavně dvě kulovité nádrže, ve kterých bylo skladováno zhruba 2,5 kg kyslíku pod tlakem 40 MPa. Tato zásoba stačila na udržení přetlaku ve skafandru a jeho ventilaci po dobu 30 minut. Aktivace systému OPS však vyžadovala (minimálně z psychologického hlediska) jeden velmi nepříjemný krok: bylo třeba otevřít speciální ventil na skafandru, aby mohl kyslík z OPS po splnění své ventilační funkce uniknout ven. Astronaut vlastně stisknutím jedné páčky a vytažením pojistky otevřel ventil svého skafandru do vakua a změnil princip ventilace z regenerativního na systém s otevřenou smyčkou!

Pro případ, že by potíže byly natolik závažné, že by spuštění OPS nestačilo, existoval také tzv. „Buddy System (systém partnera)“. Pro první lunární mise se počítalo pouze s krátkou vycházkou (vycházkami) v bezprostřední blízkosti modulu, ale už astronauti Apolla 14 se měli vydat poněkud dále. Pro ně a pro následující výpravy byly ve speciálním vaku smotány dvě hadice. Pro Apollo 14 byly umístěny v „lunární rikše“ MET a pro výpravy s čísly 15-17 na zadní straně opěradla měsíčního vozítka LRV. Pokud by jednomu z astronautů vypověděl jeho systém PLSS službu, mohl se připojit ke chladicímu okruhu batohu svého kolegy právě oněmi dvěma hadicemi. Jeho systém OPS by tak sloužil čistě jako zásobárna kyslíku k dýchání a o ventilaci by se staral „zdravý“ batoh PLSS. Snížený průtok kyslíku z OPS by vydržel po dobu 75-90 minut, tedy dost dlouho na to, aby se oba astronauti dostali zpět do modulu.

Skafandry A7L zažily svůj debut na podzim 1968, kdy v nich odstartovala posádka Apolla 7 na první orbitální test nové lodi. Apollo se osvědčilo natolik, že v prosinci toho roku se mohli Frank Borman, Bill Anders a Jim Lovell vydat na palubě Apolla 8 k Měsíci. Jako perlička možná poslouží epizoda, kdy těsně po startu a navedení na zemský orbit Lovell zavadil o cosi lankem, jež spouštělo nafukování plováků pod pažemi. Najednou se ozval sykot a v kabině Apolla 8 začalo být trochu těsno. Borman věnoval Lovellovi vražedný pohled a nebohý Jim začal přemýšlet, co dál. Plováky byly naplněny oxidem uhličitým, pokud by jej vypustil do kabiny, zbytečně by saturoval kazety s hydroxidem lithným. Nakonec dostal spásný nápad. Poněkud pracně vecpal výpustný ventilek do hadice kolektoru moči a přebytečný oxid uhličitý vypustil ven do vesmíru. Inu, i takové patálie se dají zažít se skafandry…

Ovšem skutečný křest ohněm zažily obleky A7L a systémy udržení životních podmínek v březnu 1969, kdy posádka Apolla 9 pod vedením Jima McDivitta otestovala na zemském orbitu kompletní konfiguraci Apolla včetně lunárního modulu. Součástí testů byla i evaluace výkonu skafandru a batohu PLSS během vycházky Rustyho Schweickarta, který měl z lunárního modulu přelézt vnějškem do velitelské sekce lodi.

Jak ale z historie víme, Rustyho problém s kosmickou kinetózou nakonec vyústil v odložení a osekání jeho vycházky. Nakonec místo šplhání k velitelské sekci pouze „postál“ na přední verandičce lunárního modulu. Současně pilot velitelské sekce Dave Scott provedl SEVA („Stand-up EVA“ – tedy EVA, během níž pouze část svého trupu vysunul nad průlez) a prokázal tak i funkčnost skafandru, připojeného na palubní systémy lodi. Oba skafandry i Rustyho PLSS fungovaly přesně podle plánu.

V květnu 1969 v rámci Apolla 10 skafandry plnily spíše ochrannou funkci. Nebyla plánována žádná EVA a let dopadl na výbornou. Cesta na Měsíc tak byla otevřena a skafandry A7L se chystaly na svoji hvězdnou chvíli…

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Aldrin_Apollo_11.jpg
http://airandspace.si.edu/collections/artifact.cfm?object=nasm_A20010293000 (kredit: Smithsonian)
https://www.hq.nasa.gov/alsj/ILC-SpaceSuits-RevA.pdf (str. 39, kredit: William Ayrey)
https://en.wikipedia.org/wiki/File:S71-24537-A7L_without_outerlayer.jpg
http://airandspace.si.edu/collections/artifact.cfm?object=nasm_A19730120000 (kredit: Smithsonian)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A7L_plss.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:AS09-19-2999_(21899770692).jpg